節(jié)油競技車H3總布置設(shè)計【含CAD圖紙+PDF圖】

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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學生姓名 張光輝 系部 汽車工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程 07-4班 指導教師姓名 李涵武 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 節(jié)油競技車H3總布置設(shè)計 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 由于世界范圍內(nèi)石油資源的短缺,節(jié)約使用石油產(chǎn)品,已成為人們的共識。目前,節(jié)油技術(shù)在汽車設(shè)計、制造以及使用方面已得到了廣泛的應(yīng)用,并朝著多元化的趨勢發(fā)展。讓人記憶猶新的1973年石油危機,曾觸發(fā)石油價格上升4倍以上,從此汽車業(yè)開始了降低燃油消耗量的長期努力。到目前為止,節(jié)油技術(shù)在汽車設(shè)計、制造以及使用方面已得到了廣泛的應(yīng)用,并朝著多元化的趨勢發(fā)展 選題背景 本田節(jié)能競技大賽是將參賽團隊設(shè)計制作的汽車在規(guī)定時間、規(guī)定路線下，行駛一定距離，并由此換算出一升油能夠行駛的公里數(shù)，耗油量少則勝出的一項賽事。其中參加比賽的車輛均搭載由本田技研工業(yè)投資有限公司開發(fā)的Honda彎梁車的125cc化油器低油耗四沖程發(fā)動機。 Honda節(jié)能競技大賽于1981年在日本創(chuàng)辦，至今已有30年的歷史。比賽要求參賽車輛使用統(tǒng)一的Honda低油耗汽油發(fā)動機，發(fā)動機以外的車架和車身等完全由各車隊獨自創(chuàng)作，每支參賽隊帶來的都是世界上獨一無二的賽車。賽車在指定的賽道內(nèi)跑完賽程，比賽誰消耗的燃油最少。由于有著極高的樂趣性和廣泛的參與性，中國作為繼日本泰國之后的第三個舉辦地，于2006年在上海舉行了試行大賽，2007年11月11日，第1屆Honda中國節(jié)能競技大賽在上海國際賽車場圓滿舉行，2008年11月16日，第2屆Honda中國節(jié)能競技大賽在上海國際賽車場勝利舉辦。Honda節(jié)能競技大賽的目的是通過比賽提高社會的節(jié)能和環(huán)保意識，參賽車隊通過各項獨創(chuàng)技術(shù)不斷挖掘一升汽油的無限潛能，從中體會到節(jié)能的重要性。同時，比賽也為參賽者提供體驗親手制作賽車的樂趣的機會，提高實踐能力。Honda創(chuàng)始人本田宗一郎曾說，節(jié)能競技大賽的宗旨在于“讓肩負著人類未來的年輕人通過思考和實踐來體會 目的和意義 20世紀80年代以來對汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性的要求越來越高， 然而，汽車本身是一個復雜的多體系統(tǒng)集合，外界載荷的作用更加復雜、多變，人、車、環(huán)境三位一體的相互作用，致使汽車動力學模型的建立、分析、求解始終是一個難題)基于以往的解決方法，需經(jīng)過多輪樣車試制，反復的道路模擬試驗和整車性能試驗，不僅花費大量的人力、物力，延長設(shè)計周期，而且有些試驗因其危險性而難以進行) 因此對車輛的動力學性能進行計算機仿真顯得十分必要)。本設(shè)計是以參賽車輛為項目驅(qū)動，以節(jié)油和完成比賽為目標來進行汽車的總體布置已達到學習和制造驗證相結(jié)合的效果。 課題研究現(xiàn)狀 汽車總布置設(shè)計是通過對整車設(shè)計的總體規(guī)劃來確立車身、底盤、動力總成等系統(tǒng)之間的配置關(guān)系、重量、法規(guī)和整車的性能指標?？偛贾迷O(shè)計首先是確定設(shè)計硬點（Hardpoint）。設(shè)計硬點是將底盤、車身以及其它零部件之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，通過基本的線、面和基準點，以及控制結(jié)構(gòu)和參數(shù)來表達。在主要設(shè)計硬點確立以后，造型、車身、底盤等設(shè)計就有了共同參照的依據(jù)和遵循的規(guī)范，各個子項目分頭展開。還需要兼顧到運動機構(gòu)和非運動部件的關(guān)系有機的協(xié)調(diào)，避免零部件之間的運動學干涉、人機工程學和舒適性設(shè)計等等。 總體設(shè)計包含多個學科需要在各種條件要求下做出平衡和取舍，這就產(chǎn)生了很多總體設(shè)計的方法。經(jīng)驗設(shè)計是以已有產(chǎn)品的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，運用一些帶有經(jīng)驗常數(shù)或安全系數(shù)的經(jīng)驗公式進行設(shè)計計算的一種傳統(tǒng)的設(shè)計方法。這種設(shè)計由于缺乏精確的設(shè)計數(shù)據(jù)和科學的計算方法，使所設(shè)計的產(chǎn)品不是過于笨重就是可靠性差。一種新車型的開發(fā)，往往要經(jīng)過設(shè)計—試制—試驗—改進設(shè)計—試制—試驗等二次或多次循環(huán)。反復修改圖紙，完善設(shè)計后才能定型，設(shè)計周期長，質(zhì)量差，消耗大。隨著測試技術(shù)的發(fā)展與完善，在汽車設(shè)計過程中引進新的測試技術(shù)，和各種專用的試驗設(shè)備，進行科學實驗，從各方面對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和零部件的強度、壽命進行測試。同時廣泛采用近代數(shù)學物理分析方法，對產(chǎn)品及其總成、零部件進行全面的技術(shù)分析、研究，這樣就使汽車設(shè)計發(fā)展到以科學實驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的階段。電子計算機的出現(xiàn)和在工程設(shè)計中的推廣應(yīng)用，使汽車設(shè)計技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計過程完全改觀。汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，零部件的強度核算與壽命預測，產(chǎn)品有關(guān)方面的模擬計算或仿真分析，都在計算機上進行。這種利用計算機及其外部設(shè)備進行產(chǎn)品設(shè)計的方法，統(tǒng)稱為計算機輔助設(shè)計(CAD)。隨著計算機在汽車設(shè)計中的推廣應(yīng)用，一些近代的數(shù)學物理方法和基礎(chǔ)理論方面的新成就，在汽車設(shè)計中也日益得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代汽車設(shè)計，除傳統(tǒng)的方法和計算機輔助設(shè)計方法外，還引進了最優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元分析、計算機模擬計算或仿真分析、模態(tài)分析等現(xiàn)代設(shè)計方法與分析手段，甚至還引進了雷達防撞、衛(wèi)星導航、智能化電子儀表及顯示系統(tǒng)等商新技術(shù)。 數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)可使企業(yè)各部門同時在同一個產(chǎn)品模型上工作、因而可以減少大量不必要的等待時間。減少或避免與傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程業(yè)務(wù)（例如反復制作模型，并對原型進行手工實驗分析）上所投入的時間和費用。同時還能在設(shè)計過程中及早地發(fā)現(xiàn)和解決問題。例如美國克萊斯勒汽車公司采用“克萊斯勒數(shù)據(jù)可視化”軟件在新產(chǎn)品98型汽車上發(fā)現(xiàn)1500多處零件干涉，并在制作的第一個實物模型之前進行了修改和調(diào)整，結(jié)果避免了大量時間浪費和失誤。 在人機工程中CAD技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。其中如UG/CATIA等建模軟件都制作了基于汽車的人機工程學模塊，西化大學的吳超碩士曾經(jīng)提出通過UGS 對主圖板上的H 點位置進行驗算確定后，由于二維人體模型不能滿足“人－車－環(huán)境”中三維位置驗證的需要，而三維人體模型在駕駛員座椅位置布置時的作用是無可替代的。CATIA V5 的人體模型是基于最佳人體模型系統(tǒng)建立起來的，具有直觀、數(shù)字化和交互式的特點，能夠被用于非常精確地人體仿真、虛擬人體與工作環(huán)境之間的關(guān)系的驗證。 上海大眾的王海波吳鳳艷李炭認為想要設(shè)計好一款車的總布置人機工程尤為重要，而要想做好人機工程需從兩個方面加以注意a．掌握人體尺寸的測量數(shù)據(jù)，其中不但包括靜態(tài)尺寸，還需包括動態(tài)尺寸；不但要劃分年齡及高矮，還需區(qū)分人體特征，如胖瘦、腿長短等；以此為基礎(chǔ)，進行統(tǒng)計分析，建立標準的中國人體模型數(shù)據(jù)庫。對中國人的活動能力大小進行研究，其中最關(guān)鍵的是手操縱力、腳操縱力等。 在確定汽車軸距輪距的過程中應(yīng)該著力解決轉(zhuǎn)彎內(nèi)偏角、側(cè)傾、側(cè)翻、輪胎側(cè)滑、操縱平穩(wěn)性等行駛安全參數(shù)之間的平衡。其中在國家質(zhì)檢總局的關(guān)于汽車側(cè)翻的報告上提出如下結(jié)論(1)通過建模仿真的分析方法，可以有效輔助汽車缺陷等引起的風險的評估研究。(2)通過仿真試驗對風險模式分析可知，只要不駛離道路，正常情況下單向急轉(zhuǎn)不易引起側(cè)翻。(3)一旦車輛轉(zhuǎn)向側(cè)滑撞上路肩或駛?cè)肼吠飧吒街禂?shù)區(qū)域，絆倒側(cè)翻容易發(fā)生。 長安大學的趙巖認為節(jié)能車在轉(zhuǎn)向盤保持一固定轉(zhuǎn)角正。緩慢加速或以不同車速等速行駛時，隨著車速的增加，不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R增大；中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R維持不變：而過多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R則越來越小。操縱穩(wěn)定性良好的汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。一般汽車不應(yīng)具有不足轉(zhuǎn)向特性，也不應(yīng)具有中性轉(zhuǎn)向特性，因為中性轉(zhuǎn)向特性汽車在使用條件變動時，有可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^多轉(zhuǎn)向特性。武漢理工大學的楊燦還從adams模態(tài)分析中得出如下結(jié)論1)汽車在不同的路面以不同的車速行駛，其行駛平順性各不相同，汽車的行駛車速及路譜對汽車行駛平順性有重大影響；2)調(diào)整節(jié)能車懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠明顯改善節(jié)能車在特定賽道和已規(guī)定車速行駛的平順性：3)改變整車的固有頻率可以減小路面不平所激起的車身振動或使車身振動的峰值頻率偏離原對應(yīng)的某階模態(tài)頻率，以改善汽車的行駛平順性。 目前，國內(nèi)的整車總布置設(shè)計，與底盤及動力系統(tǒng)的狀況相似，設(shè)計和匹配試驗的能力和發(fā)達的國家比較，雖然進行了部分的數(shù)字化開發(fā)技術(shù)但還存在一定的差距。本文嘗試以前沿的研發(fā)技術(shù)為參考大量運用目前已經(jīng)成熟的電腦建模技術(shù)，虛擬樣機技術(shù)對所設(shè)計的方案進行裝配、制造、模擬以求最大限度的節(jié)省設(shè)計制造工程中的時間。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1．2論文的主要研究內(nèi)容 1．確定所研發(fā)節(jié)能競技車的總體設(shè)計方案。 2. 學習三維建模軟件UG6.0和機械動態(tài)仿真軟件adams2010以期望達到能熟練運用完成方案的實施和實驗?zāi)M工作。 3．節(jié)能競技車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、制動機構(gòu)、車輪定位、車架、驅(qū)動機構(gòu)的匹配，各機構(gòu)設(shè)計硬點的確定。 4．對節(jié)能競技車的行駛模式以及駕駛模式進行研究與實車實驗，確定較為合理的輪距、軸距參數(shù)確定合理的轉(zhuǎn)彎半徑。確定制造方案。 5．對節(jié)能競技車進行實車滑行實驗，得到實車滾動阻力系數(shù)和空氣阻力系數(shù)，為節(jié)能競技車的建模仿真提供依據(jù)。 6．對節(jié)能競技車進行整車實體建模，并基于此模型對加速——滑行駕駛模式進行仿真分析。 UG/ADAMS軟件的學習 三． 技術(shù)路線（研究方法） 貯備相關(guān)知識 方案的討論實驗和驗證選出最優(yōu)方案 方案的驗證（通過虛擬軟件）收集必要的參數(shù) 方案的建模和部分構(gòu)件的裝配 設(shè)計方案的提出 部分結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 確定各個設(shè)計硬點，總布置草圖的繪制并將其3d化 工程圖的繪制 四、進度安排 1、 調(diào)研、資料收集，調(diào)研與分析、完成開題報告 第1、2周 記錄部分技術(shù)收集，對ug/adams學習 2、方案設(shè)計與分析 方案分析論證研討會各個方案的試提出 3 周 3、總體參數(shù)的選定 第4周 4、整車各總成的布置 第5、6周 5、運動校核 第7周 6、期中檢查 設(shè)計修正（一） 第8周 7、完成設(shè)計圖紙 第9、10周 8、整車性能計算分析；整車設(shè)計修正（二）；第11周 9、完成畢業(yè)設(shè)計說明書 第12周 10、提交指導教師審核、設(shè)計修正（三） 第13、14周、 11、設(shè)計評閱、設(shè)計修正（四） 第15周、第16周 12、畢業(yè)設(shè)計答辯 第17周 五、參考文獻 吳光強，張曙.《汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù)》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009. 郎代兵，劉曉泉 .《汽車自動化設(shè)計》 [M] .北京：清華大學出版社，2006. 李增剛 .《adams入門詳解與實例》[M].北京：國防工業(yè)出版社 ， 2006. 冉振亞，龐 迪，趙樹恩，韓兆運 .《pro/e、ADAMS軟件在汽車操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)用》[J]. 重慶大學學報：2005. 吳海波，王鳳艷，李炭 .《轎車總布置過程中人機工程的初步探討》[J]. 上海大眾有限公司：2004，06,05. 李廣宇，王收軍，蘇越.《基于UG和ADAMS平臺下汽車焊裝夾具干涉的分析與解決》[J]. 機床與液壓：2008，12 田鳳霞，司景萍，萬方軍，陳有余.《基于UG、ANSYS和ADAMS的聯(lián)合仿真研究》[J].公路與汽運：2010， 11. 張建輝 . 《基于ADAMS的汽車操縱穩(wěn)定性研究》[D] . 長安大學：2008. 蔣國平，王國林，周孔亢 .《獨立懸架轉(zhuǎn)向梯形斷開點位置的優(yōu)化設(shè)計》[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報：2007,2. 張健 ，雷雨成 .《虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車總體設(shè)計中的應(yīng)用》[J].新技術(shù)新工藝：2001，4. 趙巖.《節(jié)能競技車的研發(fā)與技術(shù)研究》[D].長安大學：2008. 邱志良，劉蘊博.《汽車設(shè)計參數(shù)與使用參數(shù)對其轉(zhuǎn)向制動穩(wěn)定性影響的仿真研究》[J].汽車技術(shù)：長春汽車研究所，2003. 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